于志强　杨伟浩　沈　浩　张　宇　刘　悦 / 上海市计量测试技术研究院



风速校准中激光多普勒测速仪激光器的选择

于志强杨伟浩沈浩张宇刘悦 / 上海市计量测试技术研究院

0　引言

激光多普勒测速仪（以下简称LDV）是测量通过激光探头的示踪粒子的多普勒信号[1]，再根据速度与多普勒频率的关系得到速度。LDV是目前世界上测速准确度最高的在线实时测速仪器。由于是激光测量，测速范围宽，而且多普勒频率与速度是线性关系，与该点的温度、压力无关，其还具有非接触测量、不干扰流场的特点，因此LDV系统极其适合速度仪器校准。

LDA系统包括电路和光路两部分。光路部分包括激光器、探头、接收光纤、透镜组，如图1所示。电路部分包括：光电倍增管、信号处理器和配套软件等。光路部分的主要功能是形成激光测量体，电路部分的主要功能是将示踪粒子产生的多普勒频率检测出来，并转换成速度信息。

图1　双束光LDV的光路

LDV系统计算速度公式：

式中：v —— 测得的质点（示综粒子）速度，m/s；

f —— 多普勒频率；

λ —— 波长，μm；

α —— 两束激光的夹角

从公式可以看出，LDV系统不确定度的影响因素主要包括干涉条纹间距、激光器的波长、光学系统、电路检测多普勒频率的准确性。

与电路系统相比，影响系统不确定度的主要因素在激光器部分。干涉条纹的间距准确数值和稳定程度是一个最主要影响因素，而干涉条纹的间距和激光器有着直接的关系。经过对目前市场上各种类型激光器的分析，结合风速校准实际情况，找出在LDA系统中不同类型激光器的特点。……